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“武汉设计”世界首座高铁跨海大桥合龙

2021-08-06 16:31  

福(州)厦(门)高铁泉州湾跨海大桥。

 8月6日,铁四院设计的世界首座高铁跨海大桥——福(州)厦(门)高铁泉州湾跨海大桥合龙,建成通车后将开启高铁跨海时代。该桥的总设计师——铁四院桥梁院总工程师严爱国,见证了我国高铁从内陆江河跨向海洋的过程。

1994年,严爱国从西南交通大学桥梁专业毕业后,从事桥梁设计至今27年,严爱国已设计了里程超过800公里的高铁桥梁。

严爱国和在建中的泉州湾跨海大桥合影。

突破速度瓶颈,高铁通过大跨度桥梁可以不降速

以往,我国350公里时速的高铁列车通过大跨度桥梁时就要降速运行。2019年铁四院设计通车的昌赣高铁赣州赣江特大桥改变了这一局面,实现高速列车可以不降速通过。

昌赣高铁赣州赣江大桥。

“这得益于在大桥上铺设了无砟轨道。”严爱国向记者解释,在大跨度桥梁上铺设无砟轨道并通行高速列车,对桥梁结构刚度、徐变变形、动力性能等要求极高。大跨度高铁桥一般采用斜拉桥,结构变形较大,如何保证跨度又兼顾刚度是设计的关键。

严爱国说,经过反复试验,他们大胆提出混凝土桥面板与槽形钢梁组成的钢混组合梁,破解了难题。“钢梁自重轻、适应大跨度桥梁建设,混凝土桥面提升了桥梁刚度,两者的结合满足了列车高速通过的要求。”

刚合龙的泉州湾跨海大桥也借鉴采用了这种钢混组合梁形式,建成后将成为世界首座行车速度超过300公里/小时的跨海大跨斜拉桥,是世界第四长跨海大桥。

不仅是满足速度要求,严爱国和团队还为泉州湾跨海大桥做了诸多结构创新。由于铁路桥紧挨着一座已建成的公路桥,两桥最近距离28.7米,带来了新的挑战。

“新桥要尽量和老桥对孔布置,使水流通畅、减少风干扰、也更美观,因此很多常规设计需要突破。”严爱国说,比如,创新性地在国内铁路桥上首次采用无支座整体式桥梁,既适应外观要求,也能满足速度及抗震等要求;为了保持和公路桥主跨一致,铁路桥主桥选择了400米的大跨结构……

每一步看似微小的调整,都凝聚着团队的反复求证,仅确定方案,前后就经历了3年。“创新背后是大量的计算和论证。”严爱国说,这个过程漫长充满挑战,但也充满成就感。

突破江海限制,高铁桥从内陆江河走向海洋禁区

在严爱国早期设计的桥梁中,宜万铁路宜昌长江大桥产生了深远影响。

长江宜昌段江面宽阔,为满足通航要求,大桥的跨度必须达到275米。当时,长江上建成的200米以上的大跨度铁路桥梁仅有2座,且都是钢结构。2001年,严爱国接下了宜万铁路宜昌长江大桥的设计任务,带领项目组进行新型的连续刚构和钢管混凝土拱组合结构的论证。

宜万铁路宜昌长江大桥。

为了深入剖析这种新型组合桥式的原理,项目组对六种桥式做了全方位比较和精细计算。经过两年的研究,最终方案被当时部里权威专家通过,得到高度评价。该桥建成后,成为我国第一座连续刚构拱组合桥。此后,汉十高铁崔家营汉江特大桥、广珠铁路西江特大桥、商合杭铁路跨淮河特大桥等都在此基础上演化而来。

从跨江大桥到跨海大桥,高铁桥早已突破江海阻隔。去年底通车的平潭海峡铁路公铁大桥,是我国首座跨海公铁两用桥,在有着“建桥禁区”的平潭海峡建设,铁四院也参与了设计。

目前严爱国还在负责正在设计中的甬舟铁路跨海大桥、深茂铁路系列大跨度桥梁等。“跨江跨海的高铁桥越来越多,反映的是我国高铁设计建设能力的不断提高。”

突破空间约束,高铁桥跨度越来越大、长度越来越长

这些年我国高铁的发展速度惊人,严爱国也见证了高铁桥梁长度越来越长、跨度越来越大、结构越来越多样。

“90年代我刚工作的时候,设计的铁路桥梁跨度多为32米,最大也不超过100米,结构多是混凝土结构、少量钢结构,到如今各种结构形式的桥梁都有。”严爱国说,目前国内设计的高铁桥最大跨度已超过1000米。

泉州湾跨海大桥主跨400米。

在他的印象里,从2008年开始,随着京沪高铁的开工建设,“八纵八横”高铁网的兴建让他和团队异常繁忙。“团队有300多人,每年完成的桥梁施工图设计就有1000公里,近几年才稍微慢下来。”

山区高铁桥的身影也越来越多。“山区铁路有较多的大跨度拱桥,早期的铁路拱桥时速只能跑160公里,即将通车的张吉怀铁路芙蓉镇酉水大桥速度也可达到300公里。” 严爱国说。

张吉怀铁路芙蓉镇酉水大桥。

速度变快,长度变长,桥梁在高铁的占比中越来越大。截至2020年底,我国高铁运营里程增加至3.79万公里,其中桥梁长度达1.8万公里,所占比例达到近五成,位居世界第一。

严爱国解释,这是因为我国幅员辽阔、地形地质复杂,高铁技术标准高,为了节约土地资源、控制后期沉降、保持线路平顺,高铁多以桥梁通过。“像沪杭客运专线、广珠城际等项目桥梁占比超过9成,近20条高铁桥梁占线路长度比例超过80%。”

前不久,一本《中国铁路桥梁》的书籍出版发行,里面收录了我国1980年至2020年间的数百座铁路桥梁,严爱国设计的上十个作品纳入其中。“看着设计桥梁变为现实,学有所用,为祖国交通建设出一份力。”严爱国很自豪,在他看来,桥梁设计没有止境,还要继续创新前行。


来源:长江日报

责编:沈晶

编审:杨均

责任编辑 沈晶

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